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KR101447945B1 - Process for preparing a honeycomb catalyst for reducing nitrogen oxides using zeolite - Google Patents

Process for preparing a honeycomb catalyst for reducing nitrogen oxides using zeolite Download PDF

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KR101447945B1
KR101447945B1 KR1020080006141A KR20080006141A KR101447945B1 KR 101447945 B1 KR101447945 B1 KR 101447945B1 KR 1020080006141 A KR1020080006141 A KR 1020080006141A KR 20080006141 A KR20080006141 A KR 20080006141A KR 101447945 B1 KR101447945 B1 KR 101447945B1
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Abstract

본 발명은, NO, NO2, N2O를 포함하는 질소 산화물(NOx)을 함유하는 배기가스를 암모니아 또는 요소등의 환원제를 분사하여 촉매 반응을 통하여 N2 와 H2O로 전환하는 기술 중 배기가스를 정화하기 위한 촉매의 제조방법에 관한 것으로, 상세하게는 본 발명의 질소산화물 저감용 하니컴형 촉매의 제조방법은 (a) 슈도보에마이트, 증류수 및 pH 조절제를 혼합하여 균일하게 펩타이징(peptizing)시켜 무기 바인더를 얻는 단계; (b) 제올라이트, 상기 무기 바인더, 유기 바인더 및 증류수를 혼합한 후 토련(kneading)하여 반죽을 얻는 단계; (c) 상기 반죽을 규칙적인 구조의 관통 기공을 갖는 압출체로 압출하는 단계; 및 (d) 상기 압출체를 건조한 후, 열처리하는 단계;를 포함하여 제조되는 특징이 있다. TECHNICAL FIELD The present invention relates to a technique for converting an exhaust gas containing nitrogen oxides (NOx) containing NO, NO 2 , and N 2 O into N 2 and H 2 O through a catalytic reaction by injecting a reducing agent such as ammonia or urea More particularly, the present invention relates to a method for producing a catalyst for reducing nitrogen oxides, comprising the steps of: (a) mixing shoebohemite, distilled water and a pH adjuster, Peptizing the inorganic binder to obtain an inorganic binder; (b) kneading the zeolite, the inorganic binder, the organic binder and the distilled water to obtain a dough; (c) extruding the dough into an extrudate having through-pores having a regular structure; And (d) drying the extruded body followed by heat treatment.

배기가스, 하니컴, 촉매, 질소산화물, 압출 Exhaust gas, honeycomb, catalyst, nitrogen oxide, extrusion

Description

제올라이트를 이용한 질소산화물 저감용 하니컴형 촉매의 제조방법{Fabrication Method of Zeolite Honeycomb type Catalyst for Reducing Nitrogen Oxide}FIELD OF THE INVENTION [0001] The present invention relates to a method for producing a honeycomb type catalyst for reducing nitrogen oxides using zeolite,

본 발명은, NO, NO2, N2O를 포함하는 질소 산화물(NOx)을 함유하는 배기가스를 암모니아 또는 요소 등의 환원제를 분사하여 촉매 반응을 통하여 N2 와 H2O로 전환하는 기술 중, 배기가스를 정화하기 위한 촉매의 제조방법에 관한 것이다. TECHNICAL FIELD The present invention relates to a technique for converting an exhaust gas containing nitrogen oxides (NOx) containing NO, NO 2 , and N 2 O into N 2 and H 2 O through a catalytic reaction by injecting a reducing agent such as ammonia or urea And a method for producing a catalyst for purifying exhaust gas.

최근 수년 동안, 전 세계적으로 질소, 황 및 탄소의 유독성 산화물의 산업적 방출로 인한 공기 오염에 대한 우려가 높아져 왔다. 이러한 우려에 따라, 정부 부처에서는 이들 오염물질 중 하나 이상의 허용 가능한 방출량에 대해 제한을 두어왔고, 규제가 더욱 엄격해지는 추세이다. 특히 질소계 산화물의 경우 그 자체로도 유해하지만, 대기중에서 광화학 작용에 의하여 더욱 유독한 2차 오염물을 생성하므로 그 처리가 요망되고 있는 시점이다.In recent years, there has been increasing concern worldwide of air pollution due to the industrial release of toxic oxides of nitrogen, sulfur and carbon. Due to these concerns, government departments have put restrictions on the allowable emissions of one or more of these pollutants, and regulations are becoming more stringent. Particularly, the nitrogen-based oxide is harmful per se, but it is a point at which the second-order pollutants are generated because of the photochemical action in the atmosphere, and thus the treatment is desired.

종래, 질소계 산화물을 함유하는 배기가스의 처리에 사용된 촉매중 N2 환원율이 높은 촉매로, 실리카 담체 상에 Cu 등의 금속을 황산화하여 담지한 촉매가 보 고된 바 있으나(일본 공개특허공보 평8-173766호) 이 촉매에서는, 반응 중에 금속을 황산화한 상태로 유지하기 위해, 배기가스에 휘발성 황 화합물을 첨가해야 하는 단점이 있으며, 티타니아 및/또는 티타니아ㆍ실리카에 바나듐 산화물, 텅스텐 산화물 및 팔라듐을 담지한 촉매가 보고된 바 있으나(일본 공개특허공보 2001-293480호) 고온(400℃ 이상)에서는 촉매의 활성이 급격히 저하되는 문제점이 있으며, 바나듐(Vanadium)의 독성으로 인하여 사용에 규제가 가해지고 있다.Conventionally, a catalyst having a high N 2 reduction ratio among the catalysts used for the treatment of exhaust gas containing nitrogen-based oxides has been reported in which a metal such as Cu is sulfated and supported on a silica carrier (Japanese Patent Laid- In this catalyst, there is a disadvantage in that a volatile sulfur compound must be added to the exhaust gas in order to keep the metal in a sulfated state during the reaction, and when vanadium oxide, tungsten oxide (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-293480). However, there is a problem in that the activity of the catalyst is rapidly lowered at a high temperature (400 ° C or higher), and there is a problem in that the use of the catalyst is limited due to the toxicity of vanadium .

제올라이트를 담체로 사용하거나 질소산화물에 활성을 갖는 금속이 치환된 제올라이트를 주 성분으로 한 촉매의 경우, 구상, 주상, 입상 또는 하니컴 형태로 제조되어 사용된다. 그러나 제올라이트 분말 그 자체로는 가소성 및 소결성이 현저하게 낮아 제올라이트 담체 또는 제올라이트 촉매제조 시 크랙(crack)에 의해 파괴되지 않으며 고비표면적을 갖는 성형체를 제조하는 성형기술이 매우 중요하며, 이에 대한 활발한 연구가 진행되고 있다. In the case of using a zeolite as a carrier or a zeolite whose main component is a zeolite in which a metal having an activity to nitrogen oxide is substituted, it is used in a spherical, columnar, granular or honeycomb form. However, since the zeolite powder itself has a significantly low plasticity and sintering property, it is very important to form a molded article having a high specific surface area which is not destroyed by cracks during the manufacture of a zeolite carrier or a zeolite catalyst. It is progressing.

일 예로, 제올라이트의 성형 및 소성을 위해 천연점토, 벤트나이트, 카올인, 콜로이달 실리카등의 무기질 결합제나 셀룰로오스계의 유기질 결합제를 첨가(미국등록특허 제 5116586호)하나, 상대적으로 많은 양의 무기질 결합제(천연점토)를 첨가할 필요가 있어, 제조된 제올라이트 담체 또는 제올라이트 촉매의 제올라이트 비율이 감소하여 촉매의 성능이 크게 감소되는 단점이 있다. For example, an inorganic binder such as natural clay, bentonite, kaolin, colloidal silica, or a cellulose-based organic binder is added (US Patent No. 5116586) for forming and firing zeolite, but a relatively large amount of inorganic It is necessary to add a binder (natural clay), and the zeolite ratio of the prepared zeolite carrier or zeolite catalyst is reduced, thereby significantly degrading the performance of the catalyst.

특히 고 비표면적을 가질 수 있는 하니컴형의 제올라이트 담체 또는 제올라이트 촉매의 경우, 성형체를 관통하는 내부기공이 규칙적으로 형성되는 구조이므로, 구상 또는 펠렛상과 같은 단순한 구조에 비해 높은 성형성 및 높은 물리적 강 도가 요구되어 그 제조가 특히 어려운 난점이 있다. 이러한 난점에 의해 종래에는 제올라이트 및 질소산화물에 활성을 갖는 촉매물질들을 습식분쇄하여 기 제조된 하니컴형상의 구조체 표면에 코팅하여 제조된 wash coated형 제올라이트가 주로 사용되었다. 그러나 wash coated형 제올라이트의 경우 하니컴형 제올라이트 압출체보다 단위 부피당 질소 산화물의 제거 효율이 낮으며, 장기간의 사용 시 erosion에 의한 촉매의 손상이 커 질소산화물의 제거 효율이 급격히 감소하는 단점이 있다.In particular, in the case of a honeycomb type zeolite carrier or zeolite catalyst which can have a high specific surface area, since the internal pores passing through the molded body are regularly formed, a high formability and high physical strength There is a difficulty that the production is particularly difficult. Due to such a difficulty, wash coat type zeolite prepared by wet-milling catalytic materials having activity to zeolite and nitrogen oxide and coating the surface of the honeycomb structure was mainly used. However, in case of wash coat type zeolite, the removal efficiency of nitrogen oxide per unit volume is lower than that of honeycomb type zeolite extrudate, and the removal efficiency of nitrogen oxide is drastically decreased due to the damage of catalyst due to erosion in long term use.

제올라이트를 주 성분으로 하여 성형상의 난제를 풀기위한 종래의 기술로는 제올라이트에 가열 응고성을 가지는 다당류를 기본으로 첨가하고 점토성 광물 또는 무기질 섬유를 선택적으로 첨가하여 하니컴 형상으로 성형한 후 500 내지 800도에서 하소하는 제조방법이 제안된 바 있으며(일본 공개특허공보 1995-053208호), 염처리된 메조포러스 제올라이트에 슈도보에마이트, 유기결합제, 가소제 및 윤활제를 혼합한 후, 저온 숙성과정을 거쳐 하니컴형상으로 성형한 후 건조 및 고온 소성하는 제조방법이 제안된 바 있다(대한민국공개특허 제 2004-0063630호).Conventional techniques for solving difficulties in molding using zeolite as a main component include adding a polysaccharide having heat coagulability to zeolite as a base and forming a honeycomb form by adding starch minerals or inorganic fibers selectively, (Japanese Laid-Open Patent Publication No. 1995-053208), a method of mixing a salt-treated mesoporous zeolite with pseudobohemite, an organic binder, a plasticizer and a lubricant, followed by a low-temperature aging process A manufacturing method of forming a honeycomb shape followed by drying and high-temperature firing has been proposed (Korean Patent Publication No. 2004-0063630).

대한민국공개특허 제 2004-0063630호는 본 발명에서 제안하는 제조방법과 유사하게 무기결합제로 슈도보에마이트를 사용하나, 제올라이트, 무기결합제, 가소제 및 윤활제를 동시에 혼련하여 성형하므로, 성형체의 형상 유지성 및 미세성형성이 여전히 불충분한 단점이 있다. Korean Patent Publication No. 2004-0063630 uses chondroboimide as an inorganic binder similarly to the production method proposed in the present invention, but since zeolite, an inorganic binder, a plasticizer and a lubricant are simultaneously kneaded and molded, There is a disadvantage that the microformability is still insufficient.

본 발명자들은 수많은 실험과 각고의 노력 끝에 내부 기공 간의 압출체의 두께가 0.1 내지 2mm인 극 미세 기공구조의 고 비표면적 하니컴형 제올라이트 압출체가 제조될 수 있는 반죽의 점도 및 강도(극 미세 구조 성형성)를 결정하는 가장 중 요한 요소와 건조 및 열처리시 발생하는 균열에 의한 파손등을 결정하는 요소가 무기결합제로 사용한 슈도보에마이트의 교질화임을 발견하였으며, pH, 수분 함유량 및 교질화 수행시간에 따라 슈도보에마이트의 교질화가 민감하게 변화되며, 특히, 교질화 교질화가 수행되는 단계에 의해 제조된 성형체의 품질(매크로 크랙, 파손등)이 달라짐을 발견하여 본 발명을 제안하기에 이르렀다. 더 나아가, 염기 상태의 교질화가 매우 효과적임을 발견하여 본 발명을 제안하기에 이르렀다. The inventors of the present invention found that the viscosity and strength of a dough capable of producing a high specific surface area honeycomb type zeolite extrudate having an extremely fine pore structure with an extruded body thickness of 0.1 to 2 mm between the inner pores ) Were found to be the most important factors determining the fracture toughness and the fracture caused by cracking during drying and heat treatment. (Macrocracks, breakage, etc.) of the molded body produced by the step of performing the gelled gellation are varied, and thus the present invention has been made. Further, it has been found that the gelling of the base state is very effective, and thus the present invention has been proposed.

상술한 문제점들을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 기존 V2O5/WO3,(MoO3)/TiO2의 취약점인 고온(400℃)에서 질소산화물 제거 효율은 높으며, 촉매 성분중 독성이 없어 Mobile용에 활용 가능하고, 바나듐 촉매를 사용할 수 없는 특정한 질소 산화물 발생 설비(발전소를 포함한 NOx 발생원)에 장착 가능한, 높은 비표면적을 갖는 하니컴형의 질소산화물 저감용 제올라이트 촉매, 상기 촉매의 제조방법, 및 상기 촉매를 이용한 질소산화물 배기가스 처리 방법을 제공하는 것이다. It is an object of the present invention to overcome the above-mentioned problems that a nitrogen oxide removal efficiency is high at a high temperature (400 ° C), which is a weak point of conventional V 2 O 5 / WO 3 , (MoO 3 ) / TiO 2 , A honeycomb type nitrogen oxide reduction zeolite catalyst having a high specific surface area and applicable to a specific nitrogen oxide generation facility (a NO x generation source including a power plant) that can be used for mobile use and can not use a vanadium catalyst, And a method for treating nitrogen oxide exhaust gas using the catalyst.

상세하게는 제올라이트에 무기결합제로 슈도보에마이트를 첨가하며, 상기 슈도보에마이트의 최적화된 교질화 조건을 통해 극 미세 기공구조의 고 비표면적 하니컴형 제올라이트 압출체를 제조하는 방법을 제공하는 것이다. In particular, the present invention provides a method for producing a high specific surface area honeycomb type zeolite extrudate having a micropore structure through the addition of pseudoboehmite as an inorganic binder to zeolite and the optimization of the chondroboemite conditions .

높은 비표면적을 갖는 하니컴형의 질소산화물 저감용 제올라이트 촉매, 상기 촉매의 제조방법 및 상기 촉매를 이용한 배기가스 처리 방법을 상세히 설명하고자 한다. 이때, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다. A honeycomb type zeolite catalyst for reducing nitrogen oxides having a high specific surface area, a method for producing the catalyst, and a method for treating exhaust gas using the catalyst will be described in detail. Here, unless otherwise defined, technical terms and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. In the following description, the gist of the present invention is unnecessarily blurred And a description of the known function and configuration will be omitted.

본 발명의 질소산화물 저감용 하니컴형 촉매의 제조방법은 (a) 슈도보에마이트, 증류수 및 pH 조절제를 혼합하여 균일하게 펩타이징(peptizing)시켜 무기 바인더를 얻는 단계; (b) 제올라이트, 상기 무기 바인더, 유기 바인더 및 증류수를 혼합한 후 토련(kneading)하여 반죽을 얻는 단계; (c) 상기 반죽을 규칙적인 구조의 관통 기공을 갖는 압출체로 압출하는 단계; 및 (d) 상기 압출체를 건조한 후, 열처리하는 단계;를 포함하여 제조되는 특징이 있다. The method for producing a honeycomb catalyst for reducing nitrogen oxides according to the present invention comprises the steps of: (a) mixing a shoebo emulsion, distilled water and a pH adjuster, and uniformly peptizing the mixture to obtain an inorganic binder; (b) kneading the zeolite, the inorganic binder, the organic binder and the distilled water to obtain a dough; (c) extruding the dough into an extrudate having through-pores having a regular structure; And (d) drying the extruded body followed by heat treatment.

상술한 바와 같이 본 발명의 질소산화물 저감용 하니컴형 촉매의 제조방법은 슈도보에마이트가 제올라이트 및 유기바인더와 혼합된 상태에서 펩타이징이 수행되지 않고, 독립된 단계로 수행되는 특징이 있다. 상기 (a) 단계의 독립된 슈도보에마이트의 펩타이징는 조절된 pH, 조절된 증류수의 혼합량, 조절된 펩타이징 시간하에서 수행되어, 상기 (b) 단계의 반죽의 성형성을 높이고 강도를 증가시켜, 극 미세 구조의 하니컴형 제올라이트 성형체를 제조할 수 있게 된다. 또한, (a) 단계의 독립된 슈도보에마이트의 펩타이징에 의해 제조된 성형체의 건조 및 열처리시 성형체의 파손을 방지하게 된다. As described above, the method for producing a honeycomb catalyst for nitrogen oxide reduction according to the present invention is characterized in that the peptization is carried out in a state where the pseudohemite is mixed with the zeolite and the organic binder and is carried out in an independent step. In step (a), the peptides of the individual pseudo esters of the chitosan are carried out under a controlled pH, a mixed amount of the distilled water adjusted and a controlled peptizing time so as to increase the moldability of the dough in the step (b) Thereby making it possible to produce a honeycomb type zeolite shaped body having a very fine structure. Further, it is possible to prevent the molded article produced by the peeling of the pseudo-emulsion of step (a) from being broken during the drying and heat treatment.

보다 상세하게는 슈도보에마이트의 펩타이징이 너무 심한 경우 압출시 과도한 전단응력(shear stress)으로 인해 미세한 피치(pitch, 피치=기공의 중심간 간격)의 하니컴형상의 압출체를 제조할 수 없으며, 상기 슈도보에마이트의 펩타이징이 충분히 일어나지 않는 경우 압출체의 물리적 강도가 너무 약해 압출체 형상의 붕괴가 일어나게 된다. More specifically, if the peptization of the pseudoabomite is too severe, a honeycomb extruded body having a fine pitch (pitch between the centers of the pores) due to excessive shear stress at the time of extrusion can be produced If the pecking of the chitosuboite does not occur sufficiently, the physical strength of the extrudate is too weak to cause the collapse of the shape of the extrudate.

따라서 상기 펩타이징된 정도를 고도로 조절할 필요가 있으며, 이러한 조절에 의해 내부 기공 간의 압출체 두께가 0.1 내지 2mm인 극 미세 기공구조의 고 비표면적 하니컴형 제올라이트 압출체가 제조될 수 있는 것이다. Therefore, it is necessary to highly adjust the degree of peptization, and by this adjustment, a high specific surface area honeycomb type zeolite extrudate having a micro-pore structure having an extruded body thickness of 0.1 to 2 mm between inner pores can be produced.

고도로 조절된 슈도보에마이트의 펩타이징을 위해 상기 (b) 단계의 혼합시가 아닌 상기 (a) 단계와 같이 별도의 독립된 펩타이징 단계를 통해 무기 바인더를 제조할 필요가 있으며, 펩타이징이 수행되는 pH, 첨가되는 증류수의 양 및 펩타이징이 수행되는 시간이 최적화 되어야 한다. It is necessary to prepare an inorganic binder through a separate independent peptizing step as in the step (a), not during the mixing of the step (b) for peptizing of highly controlled pseudoboehmite, The pH at which the ging is performed, the amount of distilled water added and the time at which the peptization is performed should be optimized.

상기 (b) 단계에서 슈도보에마이트의 펩타이징이 수행될 경우, 성형성 및 강도가 높지 않아 극미세 구조를 갖는 하니컴형 압출체를 제조할 수 없으며, 압출과정에서 미세 크랙이 발생할 가능성이 높으며, 압출체를 건조하고 열처리 하는 과정에서 파손율이 증가하게 된다. When peptizing the shudo boehmite is carried out in the step (b), the honeycomb extruded body having a very fine structure can not be manufactured due to low formability and strength, and the possibility of micro cracking And the fracture rate is increased in the process of drying and heat treating the extruded body.

(a) 단계의 상기 pH 조절제는 일가산, 수산화암모늄, 아민화합물, 또는 이들의 혼합물이다. 상기 일가산은 아세트산, 질산 또는 이들의 혼합산이 바람직하며, 상기 아민화합물은 1차 아민, 2차 아민, 또는 이들의 혼합물이 바람직하며, 상기 아민화합물은 알콜기를 갖는 알콜아민인 것이 바람직하다. 상기 pH 조절제를 사용하여, 상기 (a) 단계의 펩타이징은 pH 0.5 내지 6의 산 또는 pH 8 내지 11의 염기 상태에서 수행되는 것이 바람직하다.The pH adjusting agent in step (a) is monovalent acid, ammonium hydroxide, an amine compound, or a mixture thereof. The monohydric acid is preferably acetic acid, nitric acid or a mixed acid thereof, and the amine compound is preferably a primary amine, a secondary amine, or a mixture thereof, and the amine compound is preferably an alcohol amine having an alcohol group. The pH-adjusting agent is preferably used for the peptizing in step (a) in an acid having a pH of from 0.5 to 6 or a base state having a pH of from 8 to 11.

이때, 비록 pH 8 내지 11의 염기 상태일 지라도 상기 아세트산, 질산 등의 일가산이 첨가된 상태에서 pH를 조절하는 것이 바람직하다. pH 0.5 내지 6의 산 상태는 아세트산, 질산 또는 이들의 혼합산을 첨가하여 조절하며, 상기 pH 8 내지 11의 염기 상태는 아세트산, 질산 또는 이들의 혼합산과 함께 수산화암모늄을 첨가하여 조절하는 것이 가장 바람직하다. 상기 일가산 및 상기 염기(수산화암모늄, 아민화합물, 또는 이들의 혼합물)가 첨가되어 상기 pH 8 내지 11의 염기 상태로 조절되는 경우, 상기 제올라이트 100 중량부에 대해 상기 일가산이 1 내지 5중량부 첨가되는 것이 바람직하다. At this time, even if the pH is in the range of 8 to 11, it is preferable to adjust the pH in the presence of monosaccharide such as acetic acid or nitric acid. It is most preferable to adjust the acid state of pH 0.5 to 6 by adding acetic acid, nitric acid or a mixed acid thereof, and the base state of pH 8 to 11 is most preferably adjusted by adding ammonium hydroxide together with acetic acid, nitric acid or mixed acid thereof Do. When the monosaccharide and the base (ammonium hydroxide, amine compound, or a mixture thereof) are added to adjust the pH to a base of 8 to 11, the monosaccharide is added in an amount of 1 to 5 parts by weight per 100 parts by weight of the zeolite Is preferably added.

상술한 바와 같은 범위의 산성 또는 염기성 상태에서, 슈도보에마이트 100 중량부에 대하여 증류수 100 내지 500 중량부의 조건으로 수행되는 것이 바람직하다. It is preferable to carry out the reaction under the condition of 100 to 500 parts by weight of distilled water with respect to 100 parts by weight of pseudoboehmite in an acidic or basic state in the range as described above.

이때, pH 0.5 내지 4의 산 또는 pH 8 내지 11의 염기 상태에서 상기 펩타이징은 10 내지 40분 동안 수행되는 것이 바람직하다. pH 0.5 내지 4의 산, 구체적으로는 pH 0.4 내지 3.5의 산 또는 pH 8 내지 11의 염기 상태에서 펩타이징 시간이 10분 이하 또는 40분 이상 수행되는 경우, 압출체의 물리적 강도가 너무 약해 압출체 형상의 붕괴가 일어나거나 압출시 응력에 의해 형상이 파괴된 압출체가 제조되 게 된다. At this time, it is preferable that the peptizing is performed for 10 to 40 minutes in an acid having a pH of from 0.5 to 4 or a base state having a pH of from 8 to 11. When the peptizing time is 10 minutes or less or 40 minutes or more in an acid having a pH of 0.5 to 4, particularly an acid having a pH of 0.4 to 3.5 or a pH of 8 to 11, the physical strength of the extrudate is too weak, An extrudate having a shape collapsed or a shape broken due to stress at the time of extrusion is produced.

또한, 4 내지 6의 산, 구체적으로는 pH 4 내지 6의 산 상태에서 상기 펩타이징은 2 내지 4일 동안 수행 되는 것이 바람직하다. 2일 이하 수행되는 경우, 압출체의 물리적 강도가 너무 약해 압출체 형상의 붕괴가 일어나게 되며, 4일 이상 수행되는 경우, 슈도보에마이트의 펩타이징 정도의 변화가 미미하다. It is also preferred that the peptizing is carried out for 2 to 4 days in an acid of 4 to 6, in particular an acid of pH 4 to 6. The physical strength of the extrudate is too weak to cause the collapse of the shape of the extrudate, and if it is carried out for more than 4 days, the degree of peptizing of the pseudoboehmite is insignificant.

상술한 바와 같은 조건을 통해 펩타이징된 슈도보에마이트의 분산정도 및 입자크기가 조절되게 되는데, 이로 인해 최종적으로 상기 펩타이징된 슈도보에마이트를 함유하는 겔 상태가 된다.The degree of dispersion and the particle size of peptized pseudo-ambohemite are controlled through the above-described conditions, and finally the gelated state of the peptized pseudo-pseudomonas is finally obtained.

상기와 같은 조건에서 펩타이징된 슈도보에마이트를 함유하는 무기 바인더를 유기 바인더와 함께 제올라이트와 혼합하게 되는데, 혼합 시 제올라이트 100 중량부에 대하여 10 내지 150 중량부의 상기 무기 바인더, 1 내지 15 중량부의 상기 유기 바인더 및 30 내지 100 중량부의 상기 증류수가 첨가되어 혼합되는 것이 바람직하다. 상기 혼합은 압출 성형체를 제조하기 위해 통상적으로 사용되는 혼합방법을 사용하여 수행될 수 있으며, 상기 제올라이트 및 상기 유기바인더를 첨가하여 1차 혼합(dry mixing)을 수행한 후, 상기 무기바인더 및 상기 증류수를 첨가하여 2차 습식 혼합(wet mixing)을 수행하는 것이 바람직하다. The inorganic binder containing peptized pseudoboehmite is mixed with the organic binder together with the zeolite under the above conditions. The inorganic binder is mixed with 10 to 150 parts by weight of the inorganic binder, 1 to 15 parts by weight Part of the organic binder and 30 to 100 parts by weight of the distilled water are added and mixed. The mixing can be carried out using a mixing method commonly used for producing an extrusion molded product. After the zeolite and the organic binder are added to perform dry mixing, the inorganic binder and the distilled water It is preferable to carry out secondary wet mixing.

상기 혼합이 완료된 후, 보다 균일한 물성을 얻기 위해 토련이 수행되는 것이 바람직하다. After the mixing is completed, the stamen is preferably performed to obtain more uniform physical properties.

상기 혼합 시 제올라이트 100 중량부에 대하여 파이버(fiber) 또는 입 자(particle) 형태의 Si, Al, Ti, Zr, SiO2, Al2O3, TiO2, ZrO2 에서 하나 이상 선택된 무기물 0 내지 150 중량부가 더 첨가되어 혼합이 수행될 수 있다. 상기 무기물은 (b) 단계의 상기 반죽에 물리적 강도를 추가적으로 증가시키는 역할을 하며, 상기 무기물이 0 내지 150 중량부는 상기 반죽이 증가된 물리적 강도를 가짐과 동시에 압출성형에 적합한 점도를 해치지 않는 범위이며, 촉매의 특성을 감소시키지 않는 범위이다. Fiber (fiber) per 100 parts by weight of the mixture during the zeolite or particle (particle) in the form of Si, Al, Ti, Zr, SiO 2, Al 2 O 3, TiO 2, more than one in the ZrO 2 These minerals 0 to 150 A further weight portion may be added to effect mixing. The inorganic material may further increase the physical strength of the dough in step (b), and the amount of the inorganic material in the range of 0 to 150 parts by weight may be such that the dough has an increased physical strength and does not impair the viscosity suitable for extrusion molding , And does not decrease the characteristics of the catalyst.

본 발명에서 하니컴형 압출체로 제조되는 제올라이트는 천연 제올라이트 또는 인공적으로 합성된 제올라이트 모두 사용 가능하며, 다양한 SiO2/Al2O3의 몰비율을 갖는 제올라이트가 사용 가능하나 상기 몰비율이 25 내지 35 인 것이 바람직하다. In the present invention, the zeolite produced from the honeycomb extrudate can be natural zeolite or artificially synthesized zeolite, and zeolite having various molar ratios of SiO 2 / Al 2 O 3 can be used, but the molar ratio is 25 to 35 .

또한, 상기 제올라이트는 질소산화물에 활성을 갖는 금속(이하 활성금속)이 이온 교환된 제올라이트 일 수 있으며, 활성을 가지는 금속이 담지된 제올라이트 일 수 있다.In addition, the zeolite may be a zeolite in which a metal having activity to nitrogen oxides (hereinafter referred to as an active metal) is ion-exchanged, and a zeolite carrying a metal having an activity.

상기 활성 금속은 전이 금속 및 란탄족 에서 선택된 하나 이상의 금속인 것이 바람직하며, Fe, Cu, Co, Pt, V, Ce 및 Mo에서 선택된 하나 이상의 금속인 것이 더욱 바람직하다. The active metal is preferably at least one metal selected from transition metals and lanthanides, and more preferably at least one metal selected from Fe, Cu, Co, Pt, V, Ce and Mo.

상기 제올라이트는 MFI,β, Y 또는 이들의 혼합형인 것이 바람직하며, Fe, Cu, Co, Pt, V, Ce 및 Mo에서 선택된 하나 이상의 금속이 치환된 MFI,β,Y 또는 이들의 혼합형인 것이 더욱 바람직하다. It is preferable that the zeolite is MFI,?, Y or a mixed type thereof, and MFI,?, Y or a mixed type thereof in which at least one metal selected from Fe, Cu, Co, Pt, V, desirable.

상기 유기바인더는 압출체를 제조하기 위해 무기물 반죽에 통상적으로 첨가되는 유기바인더가 모두 사용가능하나, 에틸셀룰로오스군, 메틸셀룰로오스(methylcellulose)군, 에틸셀룰로오스 유도체, 메틸셀룰로오스 유도체 또는 이들의 혼합물인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 메틸셀룰로오스군을 사용한다. 상기 유기 바인더는 압출시 성형성을 좋게 하고 건조시 크랙(crack) 생성을 완화하는 역할을 한다.The organic binder may be any of organic binders conventionally added to the inorganic dough for producing the extruded product, but it is preferably an ethyl cellulose group, a methylcellulose group, an ethylcellulose derivative, a methylcellulose derivative, or a mixture thereof More preferably, a methyl cellulose group is used. The organic binder improves the moldability upon extrusion and mitigates cracking during drying.

(c) 단계의 상기 압출 시 압출기 내부가 진공상태로 유지되며, 300 내지 500 mm/min의 성형 속도로 성형되는 것이 바람직하다. 상기 압출을 위해 실린더형 압출기 또는 피스톤형 압출기 모두 사용가능하나, 연속공정을 위해 실린더형 압출기를 사용하는 것이 바람직하다. 상기 성형속도는 (b) 단계의 반죽 상태에 최적화된 성형 속도로 제조 효율을 증가시키면서 압출시 인가되는 과도한 응력에 의해 하니컴형 압출체가 손상되지 않는 조건이다. the inside of the extruder is maintained in a vacuum state during the extrusion of step (c), and is preferably molded at a molding speed of 300 to 500 mm / min. Both the cylindrical extruder and the piston extruder can be used for the extrusion, but it is preferable to use a cylindrical extruder for the continuous process. The forming speed is a condition in which the honeycomb extruder is not damaged by excessive stress applied at the time of extrusion while increasing the production efficiency at a molding speed optimized for the kneading condition of the step (b).

본 발명의 (a) 단계의 최적화된 펩타이징 조건, (b) 단계의 최적화된 혼합 조건 및 혼합 비율에 의해 반죽의 점도 및 강도가 최적화되어 (c) 단계에서 장축으로 관통되는 원형 또는 다각형 형상(단면 형상임)의 미세 기공이 규칙적으로 배열된 고 비표면적의 하니컴형 압출체를 얻을 수 있다. 상기 압출을 통해 상기 규칙적인 구조를 갖는 기공 간의 두께가 0.1 내지 2mm인 우수한 압출체를 얻을 수 있게 된다. The viscosity and strength of the dough are optimized by the optimized mixing conditions of step (a), optimized mixing conditions and mixing ratio of step (b) of the present invention, so that the round or polygonal shape A honeycomb extruded body having a high specific surface area in which fine pores of a honeycomb structure (sectional shape) are regularly arranged can be obtained. It is possible to obtain an excellent extruded body having a thickness of 0.1 to 2 mm between the pores having the regular structure through the extrusion.

상기 압출과정을 통해 제조된 하니컴형 압출체를 100℃ 이하에서 항온 항습조건에서 건조한 후, 100 내지 600℃의 온도에서 하소(열처리, calcination)하여 질소산화물 저감용 하니컴형 촉매를 제조할 수 있다. 상기 열처리에 의한 균열을 방지하기 위해 100 내지 150℃의 저온 열처리 후 400 내지 600℃의 고온 열처리가 수행되는 2단 열처리가 더욱 바람직하다. The honeycomb extruded body produced through the extrusion process is dried at a temperature of 100 ° C or less under constant temperature and humidity conditions and calcined at a temperature of 100 to 600 ° C to produce a honeycomb catalyst for reducing nitrogen oxides. In order to prevent cracking due to the heat treatment, it is more preferable to perform a two-stage heat treatment in which a high-temperature heat treatment at 400 to 600 ° C is performed after a low-temperature heat treatment at 100 to 150 ° C.

상술한 본 발명의 제조방법으로 제조된 질소산화물 저감용 하니컴형 촉매;와 NO, NO2 및 N2O에서 선택된 하나 이상의 물질인 질소 산화물(NOx)을 함유하는 배기가스를 암모니아 또는 요소등의 환원제를 분사하여 200 내지 500℃에서 촉매 반응을 통하여 질소산화물을 저감시킬 수 있다. The exhaust gas containing nitrogen oxide (NOx), which is one or more substances selected from NO, NO 2 and N 2 O, and a honeycomb catalyst for reducing nitrogen oxide produced by the above-described production method of the present invention, And the nitrogen oxides can be reduced through the catalytic reaction at 200 to 500 ° C.

이때, 상기 배기가스는 이산화황을 함유할 수 있으며, 상기 질소산화물 저감용 하니컴형 촉매와 접촉하게 되는 상기 배기가스는 제약은 없으나 100,000/h 이하의의 공간 속도를 갖는 것이 바람직하다. At this time, the exhaust gas may contain sulfur dioxide, and the exhaust gas to be in contact with the honeycomb catalyst for reducing nitrogen oxide is not limited, but it is preferable that the exhaust gas has a space velocity of 100,000 / h or less.

본 발명의 제조방법은 규칙적인 구조의 관통 기공을 갖는 하니컴형 촉매를 고형상, 고수율로 제조 가능한 장점이 있으며, 미세한 관통 기공 및 작은 기공간 피치(pitch)를 갖는 하니컴 형태를 제조할 수 있어 높은 비표면적의 촉매가 제조 가능한 장점이 있으며, 본 발명의 제조방법으로 제조된 하니컴형 촉매를 이용한 배기가스의 처리에 있어, 사용된 무기바인더에 의한 촉매 특성의 저하가 일어나지 않으며, 300도의 낮은 온도에서 80% 이상의 높은 N2 전환율 가지며 특히 400도 이상의 고온에서 80% 이상의 높은 N2 전환율을 갖는 장점이 있다.The production method of the present invention is advantageous in that a honeycomb catalyst having a regular structure of through-pores can be manufactured in a solid shape and a high yield, and a honeycomb shape having fine through pores and a small space pitch can be manufactured There is an advantage that a catalyst having a high specific surface area can be manufactured. In the treatment of the exhaust gas using the honeycomb catalyst produced by the production method of the present invention, the catalyst characteristics are not lowered by the inorganic binder used, Has a high N 2 conversion rate of 80% or more at a high temperature of 400 ° C or more, and has a high N 2 conversion rate of 80% or more at a high temperature of 400 ° C or more.

이하 첨부한 도면 및 실시예를 참조하여 본 발명의 제조방법, 본 발명의 제조방법을 통해 제조된 촉매 및 배기가스 처리방법을 상세히 설명한다. 다음에 소개되는 도면 및 실시예는 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 제시되는 도면 및 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings and examples, with reference to the accompanying drawings. The following drawings and embodiments are provided as examples so that those skilled in the art can fully understand the spirit of the present invention. Therefore, the present invention is not limited to the following drawings and embodiments, but may be embodied in other forms.

하기의 실시예 및 비교예에 사용된 제올라이트는 질소산화물에 대한 활성을 갖는 Fe 금속이 5 % 이온 교환된 MFI형 제올라이트이다.The zeolites used in the following Examples and Comparative Examples are MFI type zeolites obtained by 5% ion-exchanged Fe metal having activity against nitrogen oxides.

(실시예 1)(Example 1)

pH=10 상태로 펩타이징된 슈도보에마이트를 이용한 6.6mm 피치를 갖는 질소산화물 저감용 하니컴형 촉매의 제조Preparation of a honeycomb catalyst for reducing nitrogen oxides having a pitch of 6.6 mm using peptized pseudoboehmite at pH = 10

슈도보에마이트(SASOL) 100g에 증류수 330g, 아세트산(Sigma Aldrich, 99.8%+) 1.5g 및 16% 몰농도를 갖는 암모니아수를 첨가하여 pH를 10으로 조절한 후 30분 동안 교반하여 슈도보에마이트의 펩타이징을 수행하여 무기 바인더를 제조하였다. 330 g of distilled water, 1.5 g of acetic acid (Sigma Aldrich, 99.8% +) and ammonia water having a molar concentration of 16% were added to 100 g of sucrose emulsion (SASOL), the pH was adjusted to 10 and the mixture was stirred for 30 minutes to prepare pseudoboehmite Was performed to prepare an inorganic binder.

MFI형 제올라이트(Sㆌd-Chemical) 500g에 메틸셀룰로오스 15g을 첨가하여 건식 혼합을 수행한 후, 상기 무기 바인더 100g 및 증류수 400g을 첨가하여 습식 혼합을 수행하였다. 습식 혼합 후, 토련을 수행하여 반죽을 제조하였다.15 g of methylcellulose was added to 500 g of MFI type zeolite (S-d-Chemical) and dry mixing was performed. Then, 100 g of the inorganic binder and 400 g of distilled water were added to perform wet mixing. After the wet mixing, the dough was made by performing the stomach.

상기 제조된 반죽을 실린더형 압출기에 투입하고, 압출기 내부를 진공상태로 유지하고 실린더 회전속도를 50rpm으로 하여, 400 mm/min의 성형속도로 압출체를 제조하였다. 제조된 압출체를 65℃에서 12시간 건조한 후, 다시 80℃에서 12시간 건조하였다. 소성로(furnace)를 이용하여 건조된 압출체를 120℃에서 2시간 열처리한 후, 500℃에서 3시간 열처리하여 도 1과 같은 형상을 가지며 피치(pitch=기공 중심간 간격)가 6.6mm인 질소산화물 저감용 하니컴형 촉매를 제조하였다. 도 2는 상기 건조 단계의 압출체 사진이다. 제조된 질소산화물 저감용 하니컴형 촉매의 물리적 형상을 하기의 표 1에 정리하였다. The extruded product was prepared at a molding speed of 400 mm / min at a cylinder rotation speed of 50 rpm while keeping the inside of the extruder in a vacuum state. The extruded product thus obtained was dried at 65 DEG C for 12 hours and further dried at 80 DEG C for 12 hours. The extruded body dried using a furnace was heat-treated at 120 ° C for 2 hours and then heat-treated at 500 ° C for 3 hours to obtain a nitrogen oxide having a pitch of 6.6 mm A reducing honeycomb type catalyst was prepared. Fig. 2 is a photograph of the extruded product in the drying step. The physical form of the produced honeycomb catalyst for nitrogen oxide reduction is summarized in Table 1 below.

(표 1)(Table 1)

Figure 112008004831806-pat00001
Figure 112008004831806-pat00001

(실시예 2)(Example 2)

pH=1.5 상태로 펩타이징된 슈도보에마이트를 이용한 6.6mm 피치를 갖는 질소산화물 저감용 하니컴형 촉매의 제조Preparation of a honeycomb catalyst for reducing nitrogen oxides having a pitch of 6.6 mm using peptized pseudoboehmite at pH = 1.5

상기 실시예 1의 반죽 제조에서 아세트산 및 암모니아수 대신 질산(Sigma Aldrich사, 60%+ )을 첨가하여 pH를 1.5로 조절한 후 20분 동안 교반하여 무기바인더를 제조하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 6.6mm 피치를 갖 는 질소산화물 저감용 하니컴형 촉매를 제조하였다. Example 1 was repeated except that nitric acid (Sigma Aldrich, 60% +) was added in place of acetic acid and ammonia water to adjust the pH to 1.5 and then stirred for 20 minutes to prepare an inorganic binder. A honeycomb type catalyst for nitrogen oxide reduction having a pitch of 6.6 mm was prepared.

(실시예 3)(Example 3)

pH=1.5 상태로 펩타이징된 슈도보에마이트를 이용한 2.1mm 피치를 갖는 질소산화물 저감용 하니컴형 촉매의 제조Preparation of a honeycomb catalyst for nitrogen oxide reduction with 2.1 mm pitch using peptized pseudoboehmite at pH = 1.5

상기 실시예 2의 질산을 사용하여 제조된 무기바인더를 이용하여 상기 실시예 1의 압출, 건조 및 하소 열처리와 동일한 조건으로 2.1mm 피치를 갖는 질소산화물 저감용 하니컴형 촉매를 제조하였다. 제조된 질소산화물 저감용 하니컴형 촉매의 물리적 형상을 하기의 표 2에 정리하였다. A honeycomb type catalyst for nitrogen oxide reduction having a pitch of 2.1 mm was produced under the same conditions as in the extrusion, drying and calcination heat treatment of Example 1, using the inorganic binder produced using the nitric acid of Example 2 above. The physical form of the prepared honeycomb catalyst for nitrogen oxide reduction is summarized in Table 2 below.

(표 2)(Table 2)

Figure 112008004831806-pat00002
Figure 112008004831806-pat00002

(실시예 4)(Example 4)

무기 바인더의 첨가량에 따른 6.6mm 피치를 갖는 질소산화물 저감용 하니컴형 촉매의 제조Production of honeycomb catalyst for nitrogen oxide reduction having a pitch of 6.6 mm according to the amount of inorganic binder added

상기 실시예 1에서 제조된 무기바인더를 150g, 200g을 첨가하여 반죽을 제조하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 30wt%의 무기바인더가 첨 가된 6.6mm 피치를 갖는 질소산화물 저감용 하니컴형 촉매 및 40wt%의 무기바인더가 첨가된 6.6mm 피치를 갖는 질소산화물 저감용 하니컴형 촉매를 각각 제조하였다.A 30 wt% inorganic binder was added in the same manner as in Example 1 except that 150 g and 200 g of the inorganic binder prepared in Example 1 were added to prepare a dough. A honeycomb type catalyst and a honeycomb type catalyst for reducing nitrogen oxides having a pitch of 6.6 mm added with an inorganic binder of 40 wt% were respectively prepared.

(비교예 1)(Comparative Example 1)

무기 바인더가 첨가되지 않은 반죽의 압출특성Extrusion characteristics of dough without inorganic binder

MFI형 제올라이트(sㆌd-Chemical) 500g에 메틸셀룰로오스 15g을 첨가하여 건식 혼합을 수행한 후, 증류수 330g을 더 첨가하여 습식 혼합을 수행하였다. 습식 혼합 후, 토련을 수행하여 반죽을 제조하였다. 상기 제조된 반죽을 실린더형 압출기에 투입하고, 압출기 내부를 진공상태로 유지하고 실린더 회전속도를 50rpm으로 하여, 400 mm/min의 성형속도로 압출한 결과, 강도의 저하로 하니컴형상으로 압출되지 못하고, 형상을 잃은 무정형의 압출체를 얻었다.15 g of methylcellulose was added to 500 g of MFI-type zeolite (s-d-Chemical), dry mixing was performed, and 330 g of distilled water was further added to perform wet mixing. After the wet mixing, the dough was made by performing the stomach. The kneaded product thus obtained was put into a cylindrical extruder, the inside of the extruder was maintained in a vacuum state, and the cylinder was rotated at a rotation speed of 50 rpm at a molding speed of 400 mm / min. As a result, the kneaded product was not extruded into a honeycomb shape To obtain an amorphous extrudate which lost its shape.

(비교예 2)(Comparative Example 2)

강염기(pH=12) 상태로 펩타이징된 슈도보에마이트의 압출 특성Extrusion characteristics of peptized pseudoboehmite with strong base (pH = 12)

슈도보에마이트 100g에 증류수 330g, 아세트산 1.5g 및 16% 몰농도를 갖는 암모니아수를 첨가하여 pH를 12로 조절한 후 30분 동안 교반하여 슈도보에마이트의 펩타이징을 수행하여 무기 바인더를 제조하였다. 도 3은 강염기 상태로 펩타이징된 슈도보에마이트의 광학 사진이다. 비교예 2에서 제조된 무기 바인더를 사용하는 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 반죽을 제조하였다. 상기 제조된 반죽을 실린더형 압출기에 투입하고, 압출기 내부를 진공상태로 유지하고 실린더 회전속도 를 50rpm으로 하여, 400 mm/min의 성형속도로 압출한 결과, 도 4와 같이 하니컴형상의 압출체를 얻을 수 없었다. 330 g of distilled water, 330 g of distilled water, 1.5 g of acetic acid, and ammonia water having a molar concentration of 16% were added to 100 g of pseudoboehmite to adjust the pH to 12, followed by stirring for 30 minutes to peptize the pseudoboehmite to prepare an inorganic binder Respectively. FIG. 3 is an optical photograph of a pseudotuberemic peptide in a strong base state. A dough was prepared in the same manner as in Example 1, except that the inorganic binder prepared in Comparative Example 2 was used. The kneaded product thus obtained was placed in a cylindrical extruder, and the inside of the extruder was kept in a vacuum state. The cylinder was rotated at a rotation speed of 50 rpm and extruded at a molding speed of 400 mm / min. As a result, I could not get it.

본 발명의 제조방법으로 제조된 촉매의 질소산화물을 함유하는 배기가스 처리 성능을 측정하기 위해 도 5와 같은 시험장치를 구성하였다. 다양한 종류의 배기가스를 구성하기 위해 N2, O2, NO, SO2의 가스가 각각 MFC로 조절되어 가스믹서(gas mixer)에서 혼합되고, 혼합된 가스는 전열기구(pre heater)에 의해 반응 온도까지 상승된다. 온도가 상승된 혼합가스가 반응기(reactor)에 유입되기 직전에, MFC로 유량이 조절된 NH3가 주입되게 되며, 반응기에 장착된 촉매가 상기 반응 온도까지 가열된 혼합가스 및 암모니아 접촉하여 질소산화물의 N2화 반응이 수행된다. 반응이 일어나며 후단으로 배출되는 가스를 샘플링하여 촉매의 특성평가를 실시하였다. 이때, 상기 반응기 또한 상기 반응 온도로 유지된 상태에서 N2 환원 반응이 수행된다. A test apparatus as shown in FIG. 5 was constructed to measure the exhaust gas treatment performance of the catalyst prepared by the method of the present invention containing nitrogen oxides. In order to construct various kinds of exhaust gases, the gases of N 2 , O 2 , NO, and SO 2 are respectively controlled by MFC and mixed in a gas mixer, and the mixed gas is reacted by a preheater Lt; / RTI > Before the mixed gas with the increased temperature is introduced into the reactor, NH 3 whose flow rate has been adjusted is injected into the MFC, and the catalyst loaded in the reactor is heated to the reaction temperature, of N 2 reaction is carried out. The reaction was performed and the gas discharged to the downstream was sampled to evaluate the characteristics of the catalyst. At this time, the reactor is maintained at the reaction temperature, and N 2 reduction The reaction is carried out.

이를 위해 상기 반응기에 상기 실시예 3에서 제조된 2.1mm 피치를 갖는 질소산화물 저감용 하니컴형 촉매를 25mmx25mmx250mm의 크기로 절단하여 장착하여 도 6 내지 도 8의 결과를 측정하였다. 상기 도 5의 시험장치를 이용한 상세한 시험 조건을 하기의 표 3에 정리하였다. To this end, the honeycomb catalyst for reducing nitrogen oxide having a pitch of 2.1 mm prepared in Example 3 was cut into a size of 25 mm x 25 mm x 250 mm and the result was shown in Figs. 6 to 8. The detailed test conditions using the test apparatus of FIG. 5 are summarized in Table 3 below.

(표 3)(Table 3)

Figure 112008004831806-pat00003
Figure 112008004831806-pat00003

도 6은 상기 표 3의 조건에서 SO2의 가스를 400ppm 주입한 경우와 주입하지 않은 경우, 배출가스의 NO2:NO비를 측정한 결과이다. 도 6의 결과에서 알 수 있듯이 이산화황 가스가 주입되지 않은 산소분위기에서는 NO의 산화 반응이 일어나며, 이산화황 가스가 주입된 경우, 저온에서는 NO의 산화 반응이 저감되나, 고온에서는 산소분위기 경우와 유사한 정도의 NO 산화 반응이 일어남을 알 수 있다. 6 shows the results of measurement of the NO 2 : NO ratio of the exhaust gas when 400 ppm of SO 2 gas was injected and when no SO 2 gas was injected under the conditions shown in Table 3 above. As can be seen from the results of FIG. 6, in the oxygen atmosphere where no sulfur dioxide gas is injected, the oxidation reaction of NO occurs. When the sulfur dioxide gas is injected, the oxidation reaction of NO is reduced at a low temperature. NO oxidation reaction occurs.

도 7은 상기 표 3의 조건에서 SO2의 가스를 400ppm 주입한 경우와 주입하지 않은 경우, 배출가스의 N2 전환율을 측정한 결과이다. 도 7의 결과에서 알 수 있듯이 이산화황 가스가 주입된 경우, 질소산화물(NO, NO2)의 제거 효율이 증대됨을 알 수 있으며, 300도의 낮은 온도에서 80% 이상의 높은 N2 전환율을 가짐을 알 수 있다. FIG. 7 shows the results of measuring the N 2 conversion rate of the exhaust gas when the SO 2 gas was injected at 400 ppm in the condition of Table 3 and when the SO 2 gas was not injected. As can be seen from the results of FIG. 7, it can be seen that the removal efficiency of nitrogen oxides (NO, NO 2 ) is increased when sulfur dioxide gas is injected, and it has a high N 2 conversion rate of 80% or more at a low temperature of 300 ° C. have.

도 8은 상기 표 3의 조건에서 SO2의 가스를 주입하지 않고, 반응 온도를 420℃로 고정한 상태에서 200 ppm의 NO를 기준으로 암모니아 가스의 상태 주입량이 0.6 ~1.7의 비를 갖는 경우, 배출 가스의 N2 전환율을 측정한 결과이다. 도 9의 결과에서 알 수 있듯이 암모니아 가스의 양이 증가할수록 질소산화물 저감 효과가 커지며, 특히 1.4 이상의 비를 갖는 암모니아 가스가 투입되는 경우 95% 이상의 질소산화물이 제거됨을 알 수 있다. 8 is the case without injection of gas of SO 2 under the conditions of Table 3, the state injection amount of the reaction temperature ammonia gas at fixed with 420 ℃ state, based on the NO of 200 ppm having a 0.6 to 1.7 ratio, exhaust And the N 2 conversion rate of the gas was measured. As can be seen from the results of FIG. 9, as the amount of ammonia gas is increased, the effect of reducing nitrogen oxide is increased. In particular, when ammonia gas having a ratio of 1.4 or more is introduced, more than 95% of nitrogen oxide is removed.

도 9는 상기 실시예 4에서 제조된 30wt%의 무기바인더가 첨가된 6.6mm 피치를 갖는 질소산화물 저감용 하니컴형 촉매, 40wt%의 무기바인더가 첨가된 6.6mm 피치를 갖는 질소산화물 저감용 하니컴형 촉매, 상기 실시예 1에서 제조된 6.6mm 피치를 갖는 질소산화물 저감용 하니컴형 촉매를 25x25x250mm의 크기로 절단하여 각각 반응기에 장착한 후, 상기 표 3의 조건에서 SO2의 가스를 주입하지 않고, 반응 온도를 420℃로 고정한 상태에서 배출 가스의 N2 전환율을 측정한 결과이다. 도 9의 측정 결과에서 알 수 있듯이 첨가된 무기 바인더의 양이 증가함에도 불구하고, 질소산화물의 저감 특성이 감소하지 않음을 알 수 있다. FIG. 9 is a graph showing the results of measurement of the nitrogen oxide reduction amount of the honeycomb type catalyst for reducing nitrogen oxide with 6.6 mm pitch added with 30 wt% of the inorganic binder prepared in Example 4, after cutting the catalyst, a 6.6mm pitch NOx reduction catalyst having a honeycomb-type prepared in example 1 to a size of 25x25x250mm one mounted to each reactor, rather than injecting a gas of SO 2 under the conditions of Table 3, And the N 2 conversion rate of the exhaust gas was measured while the reaction temperature was fixed at 420 ° C. As can be seen from the measurement results of FIG. 9, it can be seen that the reduction characteristics of nitrogen oxides do not decrease even though the amount of the inorganic binder added increases.

이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 물질, 첨가량과 같이 특정된 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. Although the present invention has been described in detail with reference to specific embodiments thereof and specific examples thereof, it is to be understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be taken by way of limitation, It is to be understood that the invention is not limited thereto and that various modifications and changes may be made thereto by those skilled in the art.

따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있 는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.Accordingly, the spirit of the present invention should not be construed as being limited to the embodiments described, and all the equivalents or equivalents of the claims, as well as the claims set forth below, fall within the scope of the present invention will be.

도 1은 본 발명의 제조방법을 통해 제조되는 하니컴형상의 일 예이며,1 is an example of a honeycomb shape manufactured by the manufacturing method of the present invention,

도 2는 본 발명의 실시예 1의 건조 단계의 압출체 광학사진이며,Fig. 2 is an optical photograph of an extrudate of the drying step of Example 1 of the present invention,

도 3은 비교예 2의 무기바인더의 광학사진이며,3 is an optical photograph of the inorganic binder of Comparative Example 2,

도 4는 비교예 2의 압출 단계의 광학사진이며,4 is an optical photograph of the extrusion step of Comparative Example 2,

도 5는 질소산화물을 함유하는 배기가스 처리 특성을 측정하기 위한 장치 구성도이며,Fig. 5 is a device configuration diagram for measuring exhaust gas treatment characteristics containing nitrogen oxides,

도 6은 SO2의 가스를 400ppm 주입한 경우와 주입하지 않은 경우, 배출가스의 NO2:NO비를 측정한 결과이며,6 shows the result of measuring the NO 2 : NO ratio of the exhaust gas when 400 ppm of SO 2 gas was injected and when no injection was performed.

도 7은 SO2의 가스를 400ppm 주입한 경우와 주입하지 않은 경우, 배출가스의 N2 전환율을 측정한 결과이며,FIG. 7 shows the results of measuring the N 2 conversion rate of the exhaust gas when 400 ppm of the SO 2 gas was injected and when the SO 2 gas was not injected.

도 8은 SO2의 가스를 주입하지 않고, 반응 온도를 420℃로 고정한 상태에서 암모니아 가스의 상태 주입량에 따른 배출 가스의 N2 전환율을 측정한 결과이며,8 shows the results of measuring the N 2 conversion of the exhaust gas according to the amount of the ammonia gas injected under the condition that the reaction temperature was fixed at 420 ° C without injecting SO 2 gas,

도 9는 본 발명의 무기바인더의 첨가량에 따른 배출 가스의 N2 전환율을 측정한 결과이다.9 shows the results of measuring the N 2 conversion of the exhaust gas according to the addition amount of the inorganic binder of the present invention.

Claims (16)

(a) 슈도보에마이트, 증류수 및 pH 조절제를 혼합하여 균일하게 펩타이징(peptizing)시켜 무기 바인더를 얻는 단계;(a) mixing Pseudomonas, distilled water and a pH adjuster, and uniformly peptizing the mixture to obtain an inorganic binder; (b) 제올라이트, 상기 무기 바인더, 유기 바인더 및 증류수를 혼합한 후 토련(kneading)하여 반죽을 얻는 단계;(b) kneading the zeolite, the inorganic binder, the organic binder and the distilled water to obtain a dough; (c) 상기 반죽을 규칙적인 구조의 관통 기공을 갖는 압출체로 압출하는 단계; 및(c) extruding the dough into an extrudate having through-pores having a regular structure; And (d) 상기 압출체를 건조한 후, 열처리하는 단계;(d) drying the extruded body followed by heat treatment; 를 포함하여 제조되는 질소산화물 저감용 하니컴형 촉매의 제조방법. Wherein the catalyst is a catalyst for reducing nitrogen oxides. 제 1항에 있어서, The method according to claim 1, (a) 단계 상기 펩타이징은 슈도보에마이트 100 중량부에 대하여 증류수 100 내지 500 중량부가 첨가되어 수행되는 것을 특징으로 하는 질소산화물 저감용 하니컴형 촉매의 제조방법.(a) The peptizing is performed by adding 100 to 500 parts by weight of distilled water to 100 parts by weight of pseudoboehmite. 제 2항에 있어서, 3. The method of claim 2, (a) 단계의 상기 슈도보에마이트의 펩타이징은 pH 0.5 내지 6의 산 또는 pH 8 내지 11의 염기 상태에서 수행되는 것을 특징으로 하는 질소산화물 저감용 하니컴형 촉매의 제조방법.wherein the peptizing of the shudo boehmite in step (a) is carried out in an acid at a pH of from 0.5 to 6 or in a basic state at a pH of from 8 to 11. 31. A method for producing a honeycomb catalyst for reducing nitrogen oxides, 제 3항에 있어서, The method of claim 3, (a) 단계의 상기 펩타이징은 pH 0.5 내지 4의 산 또는 pH 8 내지 11의 염기 상태에서 10 내지 40분 동안 수행되는 것을 특징으로 하는 질소산화물 저감용 하니컴형 촉매의 제조방법.wherein the peptizing in step (a) is performed for 10 to 40 minutes in an acid having a pH of from 0.5 to 4 or a base of from 8 to 11. 제 3항에 있어서, The method of claim 3, (a) 단계의 상기 펩타이징은 pH 4 내지 6의 산 상태에서 2 내지 4일 동안 수행 되는 것을 특징으로 하는 질소산화물 저감용 하니컴형 촉매의 제조방법.wherein the peptizing in step (a) is carried out for 2 to 4 days in an acidic condition of pH 4 to 6. 제 1항에 있어서, The method according to claim 1, 상기 pH 조절제는 일가산 군에서 하나 이상 선택된 산;, 수산화암모늄 및 아민화합물에서 하나 이상 선택된 염기; 또는 상기 산과 상기 염기의 혼합물;인 것을 특징으로 하는 질소산화물 저감용 하니컴형 촉매의 제조방법.Wherein the pH adjusting agent is selected from one or more selected from the group consisting of monosaccharide; ammonium hydroxide and an amine compound; Or a mixture of said acid and said base. ≪ RTI ID = 0.0 > 11. < / RTI > 제 4항에 있어서,5. The method of claim 4, 상기 pH 8 내지 11의 염기 상태는 일가산 군에서 하나 이상 선택된 산; 및수산화암모늄 및 아민화합물에서 하나 이상 선택된 염기;에 의해 조절되는 것을 특징으로 하는 질소산화물 저감용 하니컴형 촉매의 제조방법.Wherein the base state of the pH 8 to 11 is selected from the group consisting of one or more selected acids in the monovalent group; And at least one selected from ammonium hydroxide and amine compounds. ≪ Desc / Clms Page number 24 > 제 1항에 있어서, The method according to claim 1, (b) 단계의 상기 혼합은 제올라이트 100 중량부에 대하여 10 내지 150 중량부의 상기 무기 바인더, 1 내지 15 중량부의 상기 유기 바인더 및 30 내지 100 중량부의 상기 증류수가 혼합되는 것을 특징으로 하는 질소산화물 저감용 하니컴형 촉매의 제조방법.(b) is mixed with 10 to 150 parts by weight of the inorganic binder, 1 to 15 parts by weight of the organic binder and 30 to 100 parts by weight of the distilled water, based on 100 parts by weight of the zeolite. A method for producing a honeycomb type catalyst. 제 1항에 있어서, The method according to claim 1, (b) 단계의 상기 제올라이트는 전이금속 및 란탄족 군에서 하나 이상 선택된 금속이 이온 교환 되거나 담지된 제올라이트인 것을 특징으로 하는 질소산화물 저감용 하니컴형 촉매의 제조방법.wherein the zeolite in step (b) is a zeolite ion-exchanged or supported on at least one metal selected from transition metals and lanthanide groups. 제 9항에 있어서, 10. The method of claim 9, 상기 금속은 Fe, Cu, Co, Pt, V, Ce 및 Mo 군에서 하나 이상 선택된 금속인 것을 특징으로 하는 질소산화물 저감용 하니컴형 촉매의 제조방법.Wherein the metal is at least one selected from the group consisting of Fe, Cu, Co, Pt, V, Ce, and Mo. The method for producing a honeycomb- 제 1항에 있어서, The method according to claim 1, (b) 단계의 상기 반죽은 상기 제올라이트 100 중량부에 대하여 파이버(fiber) 또는 입자(particle) 형태의 Si, Al, Ti, Zr, SiO2, Al2O3, TiO2, ZrO2에서 하나 이상 선택된 무기물 0 내지 150 중량부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 질소산화물 저감용 하니컴형 촉매의 제조방법.(b) the paste is fiber (fiber) per 100 parts by weight of the zeolite of step or particle (particle) in the form of Si, Al, Ti, Zr, SiO 2, Al 2 O 3, TiO 2, more than one in the ZrO 2 And 0 to 150 parts by weight of the selected inorganic material. 제 1항에 있어서, The method according to claim 1, (c) 단계의 상기 기공은 단면이 다각형 또는 원형이며 상기 압출체의 장축으로 관통되는 기공인 것을 특징으로 하는 질소산화물 저감용 하니컴형 촉매의 제조방법. wherein the pores of step (c) are pores having a polygonal or circular cross section and penetrating through the long axis of the extrudate. 제 1항에 있어서,The method according to claim 1, (d) 단계의 상기 열처리는 100 내지 600℃인 것을 특징으로 하는 질소산화물 저감용 하니컴형 촉매의 제조방법.wherein the heat treatment in step (d) is performed at 100 to 600 ° C. 제 1항에 있어서, The method according to claim 1, 상기 유기바인더는 메틸셀룰로오스(methylcellulose)군인 것을 특징으로 하는 질소산화물 저감용 하니컴형 촉매의 제조방법.Wherein the organic binder is a methylcellulose group. ≪ RTI ID = 0.0 > 11. < / RTI > 삭제delete (a) 슈도보에마이트, 증류수 및 pH 조절제를 혼합하여 균일하게 펩타이징(peptizing)시켜 무기 바인더를 얻는 단계;(a) mixing Pseudomonas, distilled water and a pH adjuster, and uniformly peptizing the mixture to obtain an inorganic binder; (b) 제올라이트, 상기 무기 바인더, 유기 바인더 및 증류수를 혼합한 후 토련(kneading)하여 반죽을 얻는 단계;(b) kneading the zeolite, the inorganic binder, the organic binder and the distilled water to obtain a dough; (c) 상기 반죽을 규칙적인 구조의 관통 기공을 갖는 압출체로 압출하는 단계; (c) extruding the dough into an extrudate having through-pores having a regular structure; (d) 상기 압출체를 건조한 후, 열처리하는 단계; 및(d) drying the extruded body followed by heat treatment; And (e) 상기 (d) 단계에서 수득된 열처리된 압출체를 포함하는 질소산화물 저감형 하니컴형 촉매와 질소산화물 및 암모니아를 함유한 배기가스를 200 내지 500℃ 에서 접촉시켜 N2로 변환하는 공정을 포함하는 질소산화물 배기가스 처리 방법. (e) a step of conversion to N 2 is contacted in step (d) the nitrogen containing the heat-treated extruded body oxide reduction-type honeycomb-type catalyst and a nitrogen oxide and a 200 to 500 ℃ an exhaust gas containing ammonia obtained in Wherein the nitrogen oxide exhaust gas treatment method comprises the steps of:
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